图解说明——究竟什么是Windows句柄

本文以图解方式深入浅出地解析Windows句柄的工作原理。句柄作为Windows编程中标识对象的唯一ID,解决了对象在虚拟内存中地址变化的问题。文章通过直观的图形展示句柄如何充当指针的指针,帮助初学者理解句柄在程序运行过程中的重要作用。

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图解说明——究竟什么是Windows句柄

参考资料:http://blog.youkuaiyun.com/newjerryj/article/details/4383701

          http://www.cnblogs.com/yellowyu/archive/2009/06/07/1497910.html

写在前面:

     对于“句柄”,在下一直停留在一知半解的认识层面,近日在下学习Windows编程,决定趁此机会将句柄彻底搞清楚。查阅了一些网络上的资料,发现网络上的讲解大概可以分为两类:一种是以比喻、类比的方式说明,这种方法虽然形象易懂,但并没有从原理上、本质上加以揭示,让人仍然想问“为什么?”、“怎么实现?”。另一种是给出源代码,无可厚非,这当然是最本质的说明了,但这样一来,又显得不够直观,初学者理解起来有一定的难度。鉴于此,在下尽微末之能,结合自己的愚见,在两者之间折中,用图解的方式来将原理呈现出来,做到一目了然。

这里需要说明:

1.这里将句柄所能标识的所有东西(如窗口、文件、画笔等)统称为“对象”。

2.图中一个小横框表示一定大小的内存区域,并不代表一个字节,如标有0X00000AC6的横框表示4个字节。

3.图解的目的是为了直观易懂,所以不一定与源码完全对应,会有一定的简化。

让我们先看图,再解释。

      其中,图1是程序运行到某时刻时的内存快照,图2是程序往后运行到另一时刻时的内存快照。红色部分标出了两次的变化。

简单解释:

      Windows是一个以虚拟内存为基础的操作系统,很多时候,进程的代码和数据并不全部装入内存,进程的某一段装入内存后,还可能被换出到外存,当再次需要时,再装入内存。两次装入的地址绝大多数情况下是不一样的。也就是说,同一对象在内存中的地址会变化。(对于虚拟内存不是很了解的读者,可以参考有关操作系统方面的书籍)那么,程序怎么才能准确地访问到对象呢?为了解决这个问题,Windows引入了句柄。

      系统为每个进程在内存中分配一定的区域,用来存放各个句柄,即一个个32位无符号整型值(32位操作系统中)。每个32位无符号整型值相当于一个指针,指向内存中的另一个区域(我们不妨称之为区域A)。而区域A中存放的正是对象在内存中的地址。当对象在内存中的位置发生变化时,区域A的值被更新,变为当前时刻对象在内存中的地址,而在这个过程中,区域A的位置以及对应句柄的值是不发生变化的。这种机制,用一种形象的说法可以表述为:有一个固定的地址(句柄),指向一个固定的位置(区域A),而区域A中的值可以动态地变化,它时刻记录着当前时刻对象在内存中的地址。这样,无论对象的位置在内存中如何变化,只要我们掌握了句柄的值,就可以找到区域A,进而找到该对象。而句柄的值在程序本次运行期间是绝对不变的,我们(即系统)当然可以掌握它。这就是以不变应万变,按图索骥,顺藤摸瓜。

      所以,我们可以这样理解Windows句柄:

      数值上,是一个32位无符号整型值(32位系统下);逻辑上,相当于指针的指针;形象理解上,是Windows中各个对象的一个唯一的、固定不变的ID;作用上,Windows使用句柄来标识诸如窗口、位图、画笔等对象,并通过句柄找到这些对象。

下面,关于句柄,再交代一些关键性细节:

1.所谓“唯一”、“不变”是指在程序的一次运行中。如果本次运行完,关闭程序,再次启动程序运行,那么这次运行中,同一对象的句柄的值和上次运行时比较,一般是不一样的。

  其实这理解起来也很自然,所谓“一把归一把,这把是这把,那把是那把,两者不相干”(“把”是形象的说法,就像打牌一样,这里指程序的一次运行)。

2.句柄是对象生成时系统指定的,属性是只读的,程序员不能修改句柄。

3.不同的系统中,句柄的大小(字节数)是不同的,可以使用sizeof()来计算句柄的大小。

4.通过句柄,程序员只能调用系统提供的服务(即API调用),不能像使用指针那样,做其它的事。

写在后面:

1.到此为止,有关Windows句柄就简单介绍到这里。需要说明的是,本文是面向初学者的,旨在让读者对句柄有一个完整而清晰的认知,既要避免知其然而不知其所以然的茫然困惑,又要避免深入源码的艰难晦涩。因此,本文并不能做到绝对的直达本质,同时也可能在个别细节上与真实情况稍有出入,但在下认为这并不贻害初学者对句柄的认识。因为对某一知识的认知,从几乎一无所知或是一知半解到“精通”,往往需要更多新知识的补充,短时间内很难达到,在不影响知识的使用的前提下,先把握整体,在逐步深入细节,不失为一个明智的选择。想进一步深入理解Windows句柄的读者,可以看在下的下一篇文章《源码剖析——深入Windows句柄本质》。

2.在下知识有限,理解不深,如有错误纰漏之处,这里再三恳请大家一定要为在下指出。大家的批评指正是在下进步的源泉。

 

转载于:https://www.cnblogs.com/zpcdbky/p/4652151.html

《源码剖析——深入Windows句柄本质》: https://www.cnblogs.com/zpcdbky/p/4656449.html

转载于:https://www.cnblogs.com/Bejadin/p/10601046.html

### Windows环境下的窗口间通信 在Windows环境中,`WM_COPYDATA`消息是一种实现窗口之间通信的有效方式[^1]。此机制允许应用程序通过发送特定结构的数据到目标窗口来进行信息交换。 具体来说,当一个程序希望向另一程序传输数据时,可以调用`SendMessage`函数并设置相应的参数,其中包括目的窗口的句柄、指向要复制的数据缓冲区指针以及指定为`WM_COPYDATA`的消息类型。接收端则需注册该消息处理器以便能够响应此类请求,并从中提取所需的信息。 然而需要注意的是,这种方法仅适用于同一台计算机上的不同进程间的交互操作;而且由于其实现依赖于内存映射技术,因此对于跨网络或多设备场景并不适用。此外,其灵活性相对较低,可能无法满足复杂应用场景的需求。 ```cpp // 发送方代码示例 COPYDATASTRUCT cds; cds.dwData = 0; // 用户定义值 cds.cbData = strlen(message)+1; cds.lpData = message; ::SendMessage(hWndDest, WM_COPYDATA, (WPARAM)::GetForegroundWindow(), (LPARAM)&cds); ``` ### 单点登录功能的实现 为了实现在多个网站或应用中的无缝身份验证体验——即所谓的单点登录(SSO),通常会采用OAuth2.0协议作为基础架构之一[^3]。在此过程中,第三方服务商(如微信)扮演授权服务器的角色,而资源拥有者则是最终用户本人。整个流程大致如下: - 客户端重定向至授权服务器; - 授权服务器提示用户同意授予访问权限; - 如果获得许可,则返回临时凭证给客户端; - 使用这个临时令牌换取正式的访问令牌; - 利用得到的访问令牌去获取受保护资源。 这种设计使得即使不暴露用户的敏感资料也能完成必要的认证过程,从而提高了安全性的同时简化了用户体验。 #### OAuth2 认证流程图解 ![oauth2_flow](https://www.oauth.com/oauth2-servers/access-tokens/authorization-code-grant/)
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